Organización Panamericana de la Salud OPS/CAIM 17/20Original: Español

DECIMOSEPTIMA REUNION DELCOMITE ASESOR SOBRE INVESTIGACIONES MEDICAS

Lima, Perú2-6 de mayo de 1978

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INVESTIGACION EN EL CAMPO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Este documento no constituye una publicación oficial. No debe ser objeto dereseña, resumen, ni cita sin la autorización de la Organizaci6n Panamericanade la Salud. Las declaraciones consignadas en articulos firmados son la res-ponsabilidad de sus autores.

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INVESTIGACION EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Dr. Fabián YánezAsesor en Tratamiento de Aguas ResidualesCentro Panamericano de Ingeniería Sanitaria

y Ciencias del Ambiente (CEPIS)Organización Panamericana de la Salud (OPS)

SUMARIO

En el presente trabajo se efectúa una discusión introductoria sobre

la importancia y las principales áreas de investigación en el campo de tra-tamiento de aguas residuales, las cuales se considera oportuno impulsar.Luego se efectúa una descripción del proyecto de investigación de "Evalua-ción del Funcionamiento de las Lagunas de San Juan" y de otros proyectosde investigación que se desarrollan en los países en este campo y que hansido asesorados por el CEPIS.

I. INTRODUCCION

La complejidad del campo de tratamiento de aguas residuales no puede

enfatizarse en demasía. Entre los factores que dificultan las operacionesde tratamiento y disposición se cuentan:

- La compleja composición de los residuos líquidos, cuya adecuadacaracterización puede solamente efectuarse a través de análisisde muchos de sus componentes.

- La variabilidad de los desechos, tanto desde el punto de vista deconcentración como de caudales de descarga, lo cual para caracte-rización obliga a desarrollar complicados programas de medición ymuestreo.

Los dos factores anteriores se encuentran a su vez afectados porotras dos variables que complican aún más el problema en el tiempo, lascuales son:

- Conforme las ciudades crecen y las industrias se incorporan o ex-panden, las condiciones varían teniéndose en el tiempo un "cambianteestado de desequilibrio discontinuo".

- Por último, en forma muy frecuente se añaden requisitos de calidadcada vez más exigentes en los cuerpos receptores. Estos requisi-tos tienen relación con parámetros de calidad específicos a variosusos del agua (en muchos casos competitivos). Un listado indicaque el número de estos parámetros de calidad sobrepasa el centenar,con grupos de los mismos afectando en una u otra forma a dichosusos. (1)

Por otro lado la construcción de sistemas de tratamiento y disposi-ción de aguas residuales requiere inversiones de considerable magnitud, ypara poner soluciones de bajo costo al alcance de un mayor número de paísesen desarrollo se hace necesario el empleo de tecnologías apropiadas. Estetermino, que parece estar generalizándose, está usado en el presente tra-bajo para implicar el uso debido de tecnología autóctona (o simple) o laadaptación de tecnología no autóctona, para satisfacer condiciones locales,haciendo uso máximo de los recursos disponibles en ambos casos para arri-bar a una solución de bajo costo. (2)(3)

2

El papel que juega la experimentaci6n en relaci6n con la complejidadde los problemas en este campo puede apreciarse en la discusión anterior ypara enfatizar la necesidad de investigar en relación con el desarrollo de

tecnología apropiada se presenta la siguiente cita de Schumacher: (4)

"Ciertamente la experiencia indica que para alcanzar la fronterade conocimientos necesarios para el desarrollo de tecnología

apropiada, frecuentemente se necesita un nivel más alto de crea-tividad del requerido en países avanzados para investigaci6n y

desarrollo. Se hace necesario primero revisar principios y luegoreconocer limitaciones que existen en condiciones de pobreza yque están ausentes en condiciones de afluencia. Muchos casos pue- £

den presentarse en donde la vía para alcanzar la soluci6n simpley barata demanda la estrategia de uso de los procedimientos depensamiento y cálculo más sofisticados y pueden ser encontradoscon éxito solamente con la ayuda de los mejores y más recientesinstrumentos de investigaci6n".

II. AREAS DE INVESTIGACION QUE MERECEN ATENCION

Una discusión sobre "Necesidades de Investigaci6n" está fuera del al-

cance de este trabajo y éstas se esbozaron en un informe del CEPIS (5) a la

reuni6n previa de este Comité, el mismo que recomend6 que "en general la OPSdebe dar alta prioridad a investigación en salud ambiental, en balance con

otras prioridades de la Organizaci6n". (6) ·

En la siguiente discusi6n se intenta efectuar una descripción de áreasde trabajo en investigaci6n que se considera oportuno impulsar, tomando en

cuenta como marco de referencia los objetivos y filosofía de trabajo del CEPIS.Se enfatiza que estas áreas no representan prioridades y se reconoce que bajo

la definici6n indicada anteriormente, la gran mayorfa de áreas de investiga-ción está bajo el concepto de "Tecnología Apropiada". Adicionalmente con-

viene indicar que un área no es exclusiva de las otras puesto que en la ma-yorfa de proyectos de investigación se incluyen varias áreas. En el cuadro

1 se presenta un resumen de ellas.

Se distinguen cuatro áreas generales y en relación a la modalidad de -

promover las mismas se puede sugerir que se impulse el desarrollo de las .

dos primeras, como son: investigación para diseño y operación, y proyectos

específicos de tecnología apropiada a nivel de campo, prestando toda la asis-tencia posible a las instituciones correspondientes. La tercera área de in-

vestigación metodológica puede realizarse en forma compartida entre las ins-tituciones del país en lo relativo a aspectos locales y el CEPIS en lo re- '

lativo a aspectos Regionales. En cuanto a la cuarta área de uniformización

de procedimientos experimentales, se estima que el CEPIS debe tomar el li-derazgo en este aspecto.

Existen además otras áreas de trabajo que se relacionan con el desa-

rrollo de infraestructura para investigaci6n. Estas exigen una acción multi- -

disciplinaria y están compartidas con varios campos de especialidad del CEPIS,

razón por la que se dejan fuera del alcance de este trabajo.

-3-

Cuadro 1

AREAS DE INVESTIGACION EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

A. Investigaci6n para diseño y operación de plantas

1. Procedimientos experimentales para diseño de procesos

a. Caracterizaci6n de aguas residuales *b. Desarrollo de constantes de modelos *

t Wc~2. Tratabilidad de aguas residuales

a. Escala de laboratorio- Tratabilidad fisicoquímica- Tratabilidad biológica

b. Escala piloto

3. Evaluaci6n del funcionamiento de procesos de tratamiento

a. Aspecto operativo-correctivo *

b. Criterio para expansión de planta y/o aumento de capacidad *

B. Proyectos específicos de tecnología apropiada

1. Nuevas concepciones y arreglos de procesos

2. Minimizaci6n y recuperaci6n

a. Ahorro y recuperación de energíab. Minimizaci6n de desechos y recuperaci6n de subproductosc. Reuso de aguas residuales y lodos

- Recuperaci6n de tierras áridas *- Reuso industrial

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C. Investigación metodol6gica

1. Modelos de procesos y plantas

~k~ E 2. Costos como herramienta de evaluación tecnológica

D. Uniformizaci6n de procedimientos experimentales *

* Areas cubiertas en el Proyecto de Investigaci6n con las Lagunas de

San Juan

-4 --4-

III. PROYECTOS DE INVESTIGACION EN CURSO

A. Evaluaci6n del funcionamiento de las Lagunas de San Juan, Lima

Este proyecto está siendo conducido por el CEPIS con el auspicio delCentro Internacional de Investigaci6n y Desarrollo (CIID) y la colaboracióndel Ministerio de Salud del Perú como contraparte nacional. El proyectocubre varias áreas de trabajo, tal como se indica en el cuadro 1.

El clima de la costa peruana, modificado por la corriente del Pací-fico, presenta características de reducida precipitaci6n y poca variaciónde temperatura, lo cual hace de esta zona un desierto semifrido. La esca-sez de agua es evidente en la actualidad y, por lo expuesto anteriormente,se puede predecir que será imposible satisfacer la demanda de este elemento.En la región metropolitana de Lima se ha observado una expansión de granmagnitud, la cual ha sido posible solamente mediante la urbanizaci6n deantiguas áreas de cultivo. Esto hace presumir que el problema del abas-tecimiento de productos agrícolas se agravará en el futuro, complicándoseaún más con la poca disponibilidad de agua. Por estas circunstancias, lasautoridades peruanas se han pronunciado sobre la necesidad de considerarlas aguas residuales como un recurso hídrico, indicándose que para lacuenca que abastece de agua a Lima, el reuso de aguas residuales tratadases una "necesidad definitiva". (7)

La situación descrita ilustra la importancia de este proyecto paraestablecer criterios para la recuperaci6n de tierras áridas para uso enla agricultura. Siendo las lagunas de estabilización un método de trata-miento de bajo costo y alta eficiencia en la destrucción de pat6genos, sejustifica plenamente esta investigaci6n con los siguientes objetivos prin-cipales:

- Evaluar el funcionamiento de las lagunas de San Juan en una varie-dad de condiciones de funcionamiento.

- Estudiar las implicaciones de salud publica del reuso de efluentesde lagunas de estabilizaci6n, a través de la determinaci6n de lasupervivencia de organismos pat6genos.

- Estudiar con los datos desarrollados la factibilidad de tratarlas aguas residuales del colector sur de Lima y el impacto econ6-mico que puede producir la piscicultura con efluentes de lagunasde estabilizaci6n. 4

El proyecto consta de dos etapas de actividades. En la primera la 4

contraparte nacional conducirá adecuaciones en el sitio de las lagunascomo la instalación de medidores y repartidores de caudal y recuperaci6ndel fondo de las lagunas. Durante este período se ha planeado realizar laadquisici6n de equipo y además conducir una revisión de la literatura enprocedimientos de investigaci6n con lagunas, irrigación y piscicultura.

.

-5-

Durante la segunda fase se evaluará el funcionamiento de ocho lagu-nas operando dos en serie y dos en paralelo, funcionando con cargas de 400,600, 800 y 1,000 kg DBO/ha/día, tal como se indica en la figura 1.

Los parámetros a medirse tienen relación con criterios de calidaddel agua para la agricultura, piscicultura, ecología del sistema, controlde procesos y razones de salud pública. En el cuadro 2 se da una lista deestos parámetros.

Los procedimientos experimentales para muestreo, preservación y aná-lisis son específicos para cada determinación y han sido escogidos de acuerdocon los métodos normales (8), y las limitaciones existentes para cada caso.En el cuadro 3 se presentan, en forma sumaria, estos datos. Considerando eltiempo que demandan los diferentes análisis y sus actividades asociadas decampo se ha escogido un programa inicial de muestreo de estas restriccionescomo se indica en el cuadro 4. En la figura 2 se indica el procedimientopara la determinación de Salmonella y Shigella.

De los datos recolectados se podrán desarrollar criterios para sa-tisfacer los objetivos del estudio bajo los siguientes aspectos:

- Variación de cargas removidas de los diferentes componentes, conrelación a cargas aplicadas.

- Destrucción de organismos patógenos (protozoarios/helmintos) enfunción de condiciones de operación de lagunas primarias.

- Desarrollo de datos sobre cinética de reducción de materia orgá-nica y coliformes.

- Estudio de la influencia del viento como agente de mezcla paraimpedir la estratificación termal.

- Predominio de macroespecies.

- Estudio de autocontrol de infiltración.

- Estudio de acumulación y secado de lodos.

- Determinación de condiciones climáticas críticas en diseño.

B. Otras investigaciones en la Región

El CEPIS, en el campo de tratamiento de aguas residuales, ha aseso-rado varios proyectos de investigación que se encuentran en realización enalgunos países.

En Chile se ha prestado colaboración al SENDOS y a la Universidad deChile en la implementación de un programa de trabajo en la Planta Experimen-tal de Aguas Servidas de Melipilla.

-6-

Durante este trabajo se ha colaborado con los siguientes proyectos:

- Reuso de aguas residuales para irrigaci6n y producción de algas

- Tratamiento de aguas residuales por zanjas de oxidaci6n

- Desarrollo del Centro Experimental de Aguas Servidas de Melipilla(CEXAS)

- Puesta en marcha de la Planta Experimental de Aguas Servidas deMelipilla

De los proyectos anteriores, el último ha merecido mayor atenciónpuesto que los objetivos son de aplicación inmediata a través del desarro-llo de criterios de diseño de varios procesos de tratamiento de aguas re-siduales y lodos. Adicionalmente se asesor6 a los siguientes proyectosde investigaci6n realizados por estudiantes del último año de ingeniería,con un profesor guía:

- Costos de plantas para pequeñas localidades

- Investigaci6n sobre el estado actual de las plantas en Chile

- Operaci6n y mantenimiento de lagunas

- Distribuidores de filtros biológicos

- Diseño simplificado de cámaras de rejas

- Tratamiento de lodos A

En Argentina se esta colaborando con el Instituto Nacional de Cien-cia y Técnica Hídricas (INCYTH) en la implementaci6n de un campo experi-mental que contará con una planta piloto y una unidad móvil para realizarestudios de tratabilidad. -

Otras actividades de investigación se han realizado en Brasil, enel Centro de Ciencia e Tecnologia de la Universidad Federal de Paraiba(CCT/PB), con una planta experimental de aguas residuales. Se ha colaboradocon estos estudios en particular con la uniformizaci6n de procedimientos ex-perimentales, en el proyecto de investigaci6n con lagunas de estabilizaci6n.

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